MICA

5Ejemplos de

Aplicaciones del
VHDL.

5.1

INTRODUCCION
En los capítulos anteriores se describió el proceso de diseño para
sistemas digitales y las herramientas disponibles (tanto software
como hardware) para su implementación. En este capítulo se
trataran ejemplos prácticos de diseño de sistemas digitales,
iniciando con su descripción hasta llegar a su implementación
finalutilizando en algunos casos componentes discretos y VHDL.

5.2

¿QUE ES UNA FSM?
Una máquina de estados es un sistema secuencial sincrónico que
posee un número fijo de posibles estados. El valor de sus salidas y
la transición entre los estados depende del valor de sus entradas
y del estado en que se encuentra actualmente. Todos los
cambios de estado ocurren ante un determinado flanco de
la señalde reloj (ya sea de subida o bajada).
Para entender mejor este concepto imaginemos que nuestra
máquina de estados es un televisor, que sólo puede sintonizar
cuatro canales y que se puede controlar por un control remoto
que tiene solo dos teclas para aumentar o disminuir el canal. Los
estados de nuestro sistema están representados por el número de
canales que se pueden sintonizar, así pues,solo tendremos cuatro
posibles estados (Número fijo de estados). En la Figura 1 se
muestra un diagrama de nuestro sistema:

Figura 1. Ejemplo de FSM.

Carlos Iván Camargo Bareño

Ahora hagámonos una pregunta: ¿Qué nos produce un cambio en
el estado de nuestro sistema?, Lo único que nos puede producir
un cambio de estado (Canal sintonizado) es un cambio en las
teclas de nuestro controlremoto (Entradas del sistema).
Observemos como actúa el sistema ante cambios de las entradas:
Si oprimimos la tecla de aumentar el canal, el televisor aumentará
en uno la cadena sintonizada, por ejemplo, si estaba en el canal 1
pasará al 2, si estaba en el 2 al 3, del 3 al 4 y del 4 al 1
nuevamente.
Si oprimimos la tecla menos es canal diminuirá pasando del 4 al
3, del 3 al 2, del 2 al 1 ydel 1 al 4 nuevamente.
Si no oprimimos una tecla, el televisor debe permanecer en la
cadena sintonizada actualmente y quedarse ahí hasta que se le
ordene un cambio por medio del control remoto.
Note que el estado (canal sintonizado) al que pasará el sistema
depende del estado actual (canal actual) y de las entradas (tecla
del control remoto oprimida). Si las entradas no cambian el
sistema nocambia su posición (esto no es necesariamente cierto
para todas las máquinas de estado).

5.3

TABLAS Y DIAGRAMAS DE ESTADO
Existen varias formas de representar el comportamiento de las
máquinas de estado, siendo los más utilizados las tablas y los
diagramas de estado. Tomemos nuevamente el ejemplo del
televisor y representemos en una tabla los estados actual y
siguiente (Estado al quepasa el sistema ante un cambio de las
entradas).

Figura 2. Entradas y salidas del Sistema.
La Figura 2 muestra el sistema como una caja negra en la que
sólo se indican las entradas y las salidas. Supongamos que
nuestro sistema tiene dos entradas que son las correspondientes
a Adelantar (UP) y disminuir (DN) canal, y que tiene cuatro salidas
C1, C2, C3, C4 que corresponden a los cuatrocanales y que me
indican cual canal se está sintonizando actualmente. En este
punto debemos tomar varias decisiones:

Carlos Iván Camargo Bareño

¿Cuando se considera que una entrada esta activa?, Es decir, con
que valor lógico de la entrada se produce un cambio y con cual
no. En nuestro caso un valor lógico alto en las entradas producirá
un cambio de estado, es decir, si UP = ‘1’ el canalsintonizado
aumentará o si DN = ‘1’ el canal disminuirá. Otra decisión que
debemos tomar y que se deriva de esta es: que sucede si por
error las dos entradas son ‘1’ simultáneamente, lo más
conveniente es que el sistema conserve su estado ante esta
posible situación.
El valor de las salidas para cada estado, en este ejemplo, un uno
lógico en una salida indica que el canal ha sido...